[前沿] 世界十大前沿科技

　　科学新知 　　 　　植物的求救信号 　　美国科学家最近在一项研究中发现，当植物受到外部伤害时，能够向根部发出化学信号以寻求帮助，接收到信号的根部会分泌出一种富含碳元素的化学物质苹果酸，以吸引土壤中的枯草芽孢杆菌，在植物根部周围形成一层抗菌保护膜，帮助它们尽快康复。除此以外，还有研究发现，谷类植物在受到一些害虫侵扰时，会散发出一种鸡尾酒般的气味，从而吸引害虫的天敌寄生黄蜂。科学家将这种机制称为“间接防御”，这种植物的间接防御功能不仅在地面上有，在地下也同样存在。
　　
　　干细胞“检查站”控制癌症与衰老
　　美国和澳大利亚科学家近日研究发现，果蝇成体干细胞内的一种分子信使就像城堡的岗哨一样，当感觉到癌症入侵风险的时候，会发出警报，随后细胞分裂被中止，防止了细胞分裂失控及肿瘤的形成。但其中存在一个平衡问题：如果检查站机制将细胞分裂降低到极低程度，那么就会缺乏新细胞，从而加速组织的衰老。研究人员解释，人们一直推测有程序能控制癌症和衰老间的平衡，如果人类具有相似的检查站机制并且将来能被利用的话，就能调整细胞分裂的速度，控制肿瘤形成以及组织衰老。
　　
　　用头发培育多能干细胞
　　西班牙科学家采用新方法用头发代替皮肤成功培育出诱导式多能干细胞，大大提高了这种细胞的培育效率。诱导式多能干细胞是通过延迟普通皮肤细胞的“生物钟”(重设基因程序)获得的，它具备干细胞在医学应用方面的优点，但其培育过程却十分困难且低效。此项新研究不仅提高了该细胞培育的效率，且多能干细胞的增殖能力和发育多样性与胚胎细胞不相上下，此外，用病人头发培育出的诱导式多能干细胞的基因与之匹配，有利于将来科学家培育出能治疗特定疾病的干细胞。
　　
　　一天中最具创造力的时刻
　　意大利科学家称，“夜猫子”可能是最具创造性的“思想家”，也许是因为他们与普通人相比，更有可能打破常规。根据这项最新的研究，如果你真想让自己更有创造力，最好能晚睡，至少要坚持到晚上2点04分以后再睡觉，因为这是我们在一天当中最具创造力的时刻。研究人员指出，此时我们的创造性思维最为活跃，而下午16点33分，不啻为我们一天当中“最黑暗的时刻”――此时我们的思想最无创新性，创新思维和集思广益的能力会被一种难以言表的困惑所取代。
　　
　　世界最长的竹节虫
　　一名竹节虫爱好者在婆罗洲雨林发现了一只堪称“怪物”的竹节虫，其身体完全伸展后约55.88厘米，是现今为止发现的世界上最长的竹节虫。这只新发现的竹节虫被伦敦自然历史博物馆收藏。这是一个未为人知的新物种，它可能生活在雨林最高处的树荫。该竹节虫体内有大量虫卵，每个卵都生有翼状延伸。研究人员解释，虫卵会被弹到空中后落地，这种方式可能是为了借助风的力量让卵远离母体生活的树，避免幼小的竹节虫与它的父母争抢食物。
　　
　　头条新闻
　　
　　NASA设立奖学金寻找外宇宙生命
　　一直以来，人们对外星生命都抱有各种猜想，近日，美国国家航空航天局(NASA)设立奖学金，用于寻找太阳系外的行星以及行星上的高等生命痕迹。奖学金以卡尔・萨刚的名字命名，他不仅是一位天文学家，并且是介绍宇宙知识的畅销书作家。
　　NASA称，此举的目的在于吸引年轻的专业人才利用高科技和其他手段来寻求关于宇宙问题的答案――我们地球上的生命在宇宙中是否是孤独的?过去，NASA对于外星生命的探索都是以地球为中心的，一切假设都是以地球上的生命理论为基础，如生命出现所必要的条件等，这无疑限制了寻找外星生命的范围。目前这种研究方式已经受到了批评。而新研究的目的就是为了解决该问题，确定在其他星球上是否可能存在异于地球生命的生物，寻找其他星球上过去或现在是否存在生命的迹象。
　　
　　科学家利用光控制蛋白质活性
　　美国科学家研究发现，能够利用光控制催化生化反应的某种蛋白活性。这是首次成功利用光来控制蛋白的活性，将来可能具有多种应用，比如用来关闭细胞中致病蛋白的活性等。
　　研究人员通过将来自燕麦的光觉蛋白插入来自大肠杆菌的催化生化反应的酶，创造出了一种杂种蛋白，而向这个光觉蛋白照射光可操纵酶的活性。研究人员解释，这一技术就像光开关，当我们向光觉蛋白照射光时，酶的活性增加；当关闭光时，酶的活性降低。其中蛋白的正确构象和光觉蛋白插入酶的特定位点会决定光开关是否能起作用。
　　研究小组未来将会研究由光触发的信号如何从光觉蛋白向酶传输。这一过程的作用机制尚不清楚，但是他们计划优化这一技术，看看是否能够以另一种方式利用光，以此调节酶的活性。
　　
　　引发金融风波的神经学原理
　　美国和瑞士的科研人员发现，人脑和电脑对风险计算的差别可能是近期金融市场风波背后的罪魁祸首，这样的风波每隔10到20年就会出现一次，让金融市场和股民备受折磨。他们表示，该研究成果将最终帮助金融界开发更可靠的市场活动预测模型。
　　人脑与金融市场对风险的计算存在很大差异，此项研究则深入探索了情绪因素在该过程中所起的作用。研究发现，人脑在计算风险时不仅考虑过去的判断失误，它的内在算式还对许多财务模型不能预测的稀有事项更敏感。问题的症结在于发现人脑用于评估风险的算法。
　　经过5年的研究，研究人员在构建对情绪来源的研究时发现，人对风险的反应在很大程度上由岛叶皮质的活动决定，而过去很少有针对该领域的研究。科研人员将以此为基础对现有工具进行改造，来弥补缺陷。
　　
　　追踪老鼠足迹了解人类迁徙过程
　　家里发现耗子的足迹对多数人来说是烦恼的事情，但是对英国科学家来说，这些足迹却是含金量丰厚的信息库，能帮助破解人类迁徙史中的疑难问题。
　　人们已知西欧的家鼠是3000年前左右从中东过来的，它们住在人家里，在人类迁徙时也往往躲在家当里一起搬迁，甚至乘船飘洋过海。科学家对英国96个不同地点的310只耗子的线粒体DNA进行研究，这种展示母系遗传的基因信息显示，英国本土的家鼠与德国耗子是近亲，而苏格兰以北的奥克尼群岛上的耗子却是北欧血统。对DNA的研究也发现，新西兰的家鼠祖先大多来自英国，不过也有一些来自东欧和南亚，反映了移民的不同来源。
　　研究人员认为，他们的发现可望为解开人类迁徙史中的一些疑难问题提供有用的工具，对家鼠线粒体DNA的研究还有可能揭示人类历史其他新的领域。
　　
　　古老微生物制造巨型磁铁
　　科学家从距今5500万年的沉积层中挖出了巨型磁性化石――微生物残骸。这种不寻常的结构在大规模全球变暖时期成长，为我们提供了气候变化如何影响生物行为的线索。
　　研究人员从美国新泽西州的沉积物中发现了这些化石，他们把沉积物溶于水中，用磁铁提取磁性物质，之后通过电子显微镜进行研究。结果发现磁铁晶体含有氧的同位素，表明它们是水生来源，且体型巨大，一些 在长度上能达到4微米。这些化石的形状奇特，该形状从未在之前的化石中出现过，也不存在于现在的任何生物体。
　　科学家还不知道哪种微生物能制造出这些磁性晶体，他们猜测，巨型微生物可能用这些晶体来定向，也有可能其中的一些微生物用该晶体作为盔甲外衣。为了确定晶体的作用，研究小组将进一步寻找能制造相同尺寸形状的磁性结构的现代微生物。
　　
　　“太空侵略者”入侵哺乳动物和爬行动物基因组
　　根据一份新的报告，外来的遗传成分可以通过水平转移而不是传统的遗传途径，把它们自己整合到几种哺乳类和爬行类物中的基因组中。
　　在多数生物体内，基因是从亲代遗传给子代的。遗传信息的横向或者说水平转移发生在外来遗传成分整合到宿主基因组中的时候。这些成分通常是由病毒、称为质粒的环状DNA或者转座子运送。科学家在调查丛猴的DNA转座子时发现了hAT(hobo／Activator／Tom3)转座子超家族此前未归类的成分，将其称之为“太空侵略者”。进一步检查之后，在别的物种中也发现了这些“侵略者”，包括大鼠和小鼠、负鼠和非洲爪蛙。然而，其他许多脊椎动物的基因组中并没有“太空入侵者”。
　　这种入侵现象是科学家首次报告哺乳动物中出现转座子的水平转移，并且这种入侵很可能发生在大约1500万年到4600万年的类似时间段中。
　　
　　聚焦中国
　　
　　揭开脑控制眼睛运动之谜
　　脑如何控制眼睛运动，一直是神经科学家研究的前沿课题之一。近日，中国科学家在家鸽外展神经核里记录到297个神经元，按放电模式与眼睛运动的关系分为3类：位移神经元在扫视前20毫秒开始放电，持续到扫视结束；振荡神经元每次发放5～6簇脉冲，每簇脉冲对应眼睛的1次振荡；扫视神经元则在持续性放电的同时，对应眼睛振荡产生几簇脉冲。进一步的研究表明，视动震颤核团和中缝核复合体分别向外展神经核发出指令信号，并通过运动神经元使外直肌和内直肌产生收缩或松弛，从而使眼睛发生扫视或视动震颤运动。
　　
　　胚胎干细胞命运调控新发现
　　科学家利用人类胚胎干细胞为研究模型，研究了，人类胚胎干细胞定向分化和人类早期胚胎发育的机理。研究发现，TGF-β信号超家族(包括Activin／Nodal亚家族和BMP亚家族)成员对人类胚胎干细胞的命运决定起着分子开关的作用。Activin／Nodal亚家族成员维持人类胚胎干细胞的全能性。当其被抑制时，人类胚胎干细胞向滋养外胚层分化。而且BMP亚家族信号的激活对于滋养外胚层的分化也是必不可少的。该项研究工作为人类胚胎干细胞的定向分化和人类发育生物学的研究提供了新的信息。
　　
　　五味子科植物化学与生物活性研究
　　中国科学院昆明植物研究所近日发表文章，对该研究组发现的系列高度氧化的三萜类化合物进行了详细描述和分类，得到国际同行的认可。研究团队对不同地区产的10余种五味子科药用植物的化学成分和生物活性进行了系统研究，从中分离鉴定了500多个化合物，有些化合物经生物活性试验已显示出广阔的应用前景。首次发现了包含多种结构类型的80余个新骨架类型的化合物。该项研究是我国在世界三萜类化学上真正具有原创性的研究成果之一，近年来在国内外同行中引起了广泛关注。
　　
　　巨细胞病毒感染能引起肠炎
　　针对近年临床中常见的巨细胞病毒感染患者出现胃肠道疾病，中国科学家通过建立小鼠肠炎模型，深入探讨人巨细胞病毒能否引起肠炎。结果显示，人巨细胞病毒潜伏感染的小鼠模型中，通过对病毒的再激活可以引起小鼠肠炎，表现为小鼠小肠组织粘膜结构被弥漫性出血所代替，出血坏死可累及黏膜下肌层。该模型可较好地模拟人巨细胞病毒先天性感染后在患者体内长期潜伏及潜伏再激活两种状态，为该原因导致的严重临床消化道疾病病症的临床诊断机制研究、药物筛选及疫苗的研制和应用提供了可靠的实验平台。
　　
　　免疫分子起源和进化研究新进展
　　中国科学院动物研究所以脊椎动物特有的宿主防御肽Cathelicidin为模型，系统研究了该基因家族起源的早期历史及结构多样性和功能分化的进化机制。Cathelicidin是脊椎动物天然免疫反应的关键组分，起到连接天然和获得性免疫桥梁的作用。研究人员发现Cathelicidin和半胱氨酸蛋白酶抑制剂Cystatin在分子水平上存在显著的相似性，属于共同的遗传起源。通过生物化学实验，发现猪的Cothelicidin多基因家族中的一个成员与Cystatin具有相同的靶，均作用于L型的组织蛋白酶。在此基础上，研究人员提出了一个全新的渐进性进化模型解释Cathelicidin基因起源于祖先Cystatin基因的分子过程。
　　
　　(责编　李�)